Les pointeurs intelligents C++ ont-ils un impact sur les performances du programme, et si oui, comment sont-ils mesurés et optimisés ?

Les pointeurs intelligents réduisent le risque de fuite de mémoire mais entraînent des frais généraux. Différents types de pointeurs intelligents ont des frais généraux différents : std::unique_ptr est le plus bas, std::shared_ptr est le deuxième et std::weak_ptr est le plus élevé. Les benchmarks montrent que std::unique_ptr est légèrement plus lent que les pointeurs bruts. Les mesures d'optimisation incluent l'utilisation de pointeurs intelligents avec prudence, l'utilisation de pointeurs intelligents non propriétaires et l'évitement des copies complètes.

L'impact des pointeurs intelligents C++ sur les performances des programmes

Les pointeurs intelligents sont un outil de gestion de la mémoire qui peut aider les programmeurs à éviter les fuites de mémoire et les pointeurs invalides. Cependant, les pointeurs intelligents entraînent également une certaine surcharge, il est donc important de comprendre leur impact sur les performances du programme.

Overhead vs. Type

Le coût des pointeurs intelligents varie selon les différents types. Les trois types les plus couramment utilisés sont les suivants :

• std::unique_ptr : std::unique_ptr：只允许一个唯一的指针指向给定的内存块。这是开销最低的智能指针类型。
• std::shared_ptr：允许多个指针指向同一个内存块。它比 std::unique_ptr 更有开销，因为它需要跟踪引用计数。
• std::weak_ptr：是一种非拥有指针，不会增加引用计数。它比 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 更有开销，因为它需要附加的数据结构。

测量性能影响

要测量智能指针对性能的影响，可以使用基准测试工具。以下是一个示例基准测试，比较使用 std::unique_ptr 和原始指针创建和销毁对象的性能：

#include <chrono>
#include <memory>

int main() {
  const int num_iterations = 1000000;

  // 使用原始指针
  std::chrono::time_point start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for (int i = 0; i < num_iterations; ++i) {
    int* ptr = new int;
    delete ptr;
  }
  std::chrono::time_point end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  std::chrono::duration<double> raw_duration = end - start;

  // 使用 std::unique_ptr
  start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for (int i = 0; i < num_iterations; ++i) {
    std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>();
  }
  end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  std::chrono::duration<double> smart_duration = end - start;

  // 输出结果
  std::cout << "Raw pointer duration: " << raw_duration.count() << " seconds\n";
  std::cout << "Smart pointer duration: " << smart_duration.count() << " seconds\n";
}

运行基准测试后，你会发现 std::unique_ptr 比原始指针略慢。这是意料之中的，因为 std::unique_ptr 有一些额外的开销，例如跟踪对象的生命周期。

优化

如果智能指针的开销成为问题，有几种优化技术可以考虑：

• 谨慎使用智能指针：只在需要的时候使用智能指针。例如，如果一个对象将在函数的局部范围内存活，则使用原始指针更好。
• 使用不拥有智能指针：考虑使用 std::weak_ptr，因为它比 std::unique_ptr 和 std::shared_ptrAutorise uniquement un pointeur unique à pointer vers un bloc mémoire donné. Il s’agit du type de pointeur intelligent le moins coûteux.
• std::shared_ptr : Permet à plusieurs pointeurs de pointer vers le même bloc mémoire. Il est plus cher que std::unique_ptr car il nécessite le suivi d'un décompte de références.

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